• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.149-153
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• 2009

Physics-based distributed rainfall-runoff models are now commonly used in a variety of hydrologic applications such as to estimate flooding, water pollutant transport, sedimentation yield and so on. Moreover, it is not surprising that GIS has become an integral part of hydrologic research since this technology offers abundant information about spatial heterogeneity for both model parameters and input data that control hydrological processes. This study presents the development of a distributed rainfall-runoff prediction system for the Guem river basin ($9,835km^2$) using an Object-oriented Hydrological Modeling System (OHyMoS). We developed three types of element modules: Slope Runoff Module (SRM), Channel Routing Module (CRM), and Dam Reservoir Module (DRM) and then incorporated them systemically into a catchment modeling system under the OHyMoS. The study basin delineated by the 250m DEM (resampled from SRTM90) was divided into 14 midsize catchments and 80 sub-catchments where correspond to the WAMIS digital map. Each sub-catchment was represented by rectangular slope and channel components; water flows among these components were simulated by both SRM and CRM. In addition, outflows of two multi-purpose dams: Yongdam and Daechung dams were calculated by DRM reflecting decision makers' opinions. Therefore, the Guem river basin rainfall-runoff modeling system can provide not only each sub-catchment outflow but also dam inand outflow at one hour (or less) time step such that users can obtain comprehensive hydrological information readily for the effective and efficient flood control during a flood season.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권6B호
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• pp.613-622
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• 2006

본 연구에서는 물리적 기반의 완전분포 모형인 Vflo$^{TM}$ 모형이 중랑천 유역의 유출량 모의를 위하여 사용되었다. 토양, 토지 피복, 지형 특성을 나타내는 매개변수를 입력하기 위하여 지형공간 자료가 사용되었으며 유역의 하천 배수망과 각 격자에서의 경사를 구하기 위하여 300m 격자 크기의 DEM을 사용하였고 강우의 공간적 분포 방법으로 크리깅 기법을 사용하였다. 본 연구에서는 강우-유출 모형의 정확성을 평가하기 위하여 매개변수의 보정을 하지 않은 HEC-HMS와 Vflo$^{TM}$ 모형의 유출 수문곡선을 비교하였으며, 이 결과 물리적 기반의 완전분포 모형이 매개변수 보정이 없는 경우 HEC-HMS에 비해 총 유출체적은 적게 나오는 반면 수문곡선의 형태는 관측 수문곡선과 비슷하게 모의되었다. 매개변수 보정 후에도 이와 마찬가지로 Vflo$^{TM}$ 모형이 HEC-HMS 보다 더 정확한 첨두시간과 수문 곡선의 형태를 나타내는 것으로 보아 충분한 사용성이 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제22권6호
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• pp.66-73
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• 2017

Empirical erosion models like Universal Soil Loss Equation (USLE) models have been widely used to make spatially distributed soil erosion vulnerability maps. Even if the models detect vulnerable sites relatively well utilizing big data related to climate, geography, geology, land use, etc within study domains, they do not adequately describe the physical process of soil erosion on the ground surface caused by rainfall or overland flow. In other words, such models are still powerful tools to distinguish the erosion-prone areas at large scale, but physics-based models are necessary to better analyze soil erosion and deposition as well as the eroded particle transport. In this study a physics-based soil erosion modeling system was developed to produce both runoff and sediment yield time series at watershed scale and reflect them in the erosion and deposition maps. The developed modeling system consists of 3 sub-systems: rainfall pre-processor, geography pre-processor, and main modeling processor. For modeling system validation, we applied the system for various erosion cases, in particular, rainfall-runoff-sediment yield simulation and estimation of probable maximum sediment (PMS) correlated with probable maximum rainfall (PMP). The system provided acceptable performances of both applications.

• 농업과학연구
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• 제51권3호
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• pp.375-389
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• 2024

Soil erosion, a critical environmental issue primarily driven by water and wind, has severe consequences, including the loss of fertile agricultural land, degradation of water quality, and sediment accumulation in riverbeds. This study utilized the SSEM (surface soil erosion model), a physically-based distributed model, to simulate the rainfall-runoff-sediment dynamics associated with short-term rainfall events in the Naerin River basin. A spatial analysis of erosion and deposition was conducted, taking into account topographical factors such as local slope and overland flow length. The study area was segmented into six sub-catchments using Strahler's stream order method to examine the correlation between geographic factors and erosion or deposition. The findings revealed that erosion was predominant within flow path distances of 0 - 1 km (adjacent to the river) and 3 - 4 km (in the upper catchment areas). Notably, deposition did not occur in areas beyond 2.5 km from the river. Furthermore, it was observed that average erosion depth increased on steeper slopes (exceeding 0.3 - 0.4 degrees), whereas deposition was absent in these steep slope classes.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권4B호
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• pp.375-381
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• 2008

본 연구에서는 자체 개발한 물리적기반의 격자다층 분포형 홍수유출모형을 이용하여 남강댐유역을 대상으로 유출해석을 하고, 최적 매개변수 산정을 위하여 각 매개변수별 민감도 분석을 실시하였다. 그 중 유출량에 가장 큰 영향을 끼치는 유역의 초기 토양함수 상태 및 포화 투수계수를 중심으로 유출량에 미치는 영향의 정도를 파악하고자 하였다. 강우유출해석의 결과로부터 모형의 적합성을 평가하기 위하여 체적오차의 백분율(VER)과 첨두유량 오차의 백분율(QER)을 이용하여 모형을 평가하였으며, VER과 QER이 각각 16.7%, 6.7%로 나타나 매개변수 보정 전에 비해 약 6% 향상된 결과를 보였다. 매개변수 민감도 분석 결과, 개발된 분포형 모형에서 유출에 가장 큰 영향을 미치는 부분이 토양 조건 중에서 투수계수와 층 분할 비율이라는 것을 알 수 있었고, 분포형모형의 특성상 매개변수의 초기보정 없이도 유량의 크기와 첨두시간 모두 관측값과 비교적 잘 맞는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2237-2244
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• 2013

본 연구에서는 GIS 공간 수문자료를 입력 자료로 활용하는 물리적기반의 분포형 강우유출모형(K-DRUM, K-water Distributed RUnoff Model)을 고도분포에 따른 기온변화와 융 적설 모의가 가능하도록 확장 개발하여 파키스탄 Kunhar강 유역($2,500km^2$)을 대상으로 융 적설을 고려한 장기 유출량 모의결과를 비교 분석하였다. 기온 및 강우 시계열 자료 분석 결과 동일한 유역 내 표고에 따른 기온 및 강우차가 국내유역과는 달리 매우 심하게 나타나 기온 및 고도감율을 적용하여 모형의 입력값으로 산정하였다. 해발고도 4,000m차이의 융 적설 특성을 반영한 유출량 재현성은 비교적 양호하였으며, 연중 유출패턴은 여름철 기온상승에 의해 융설로 인한 유출이 강하게 나타나고 있었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6B호
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• pp.503-512
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• 2009

물 순환과정을 평가하기 위한 도구로 사용되는 수문모형은 크게 분포형 모형과 집중형 모형으로 구분할 수 있다. 지형 특성 자료의 제공과 활용을 위한 시스템이 등장하고 컴퓨터 계산 능력이 발달하면서 과거 집중형 모형에서 분포형 모형을 이용한 연구와 적용이 진행되고 있다. 개념적, 경험적 의미가 큰 집중형 모형과는 달리 분포형 모형의 경우, 격자 기반의 유역 특성 및 강우 자료로부터 초기 매개변수 값(first-guess value)을 추정하기 때문에 모형 보정 시 미세한 매개변수 조정이 요구된다. 따라서 모형 내 구성된 매개변수별 특성과 민감도를 정확하게 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 물리적 기반의 분포형 모형인 $Vflo^{TM}$모형의 매개변수별 민감도를 분석하기 위하여 중랑천 유역을 대상유역으로 선정하고 적용하였다. 이를 위하여 중랑천 수계 하천정비기본계획(경기도, 1996)을 참고하여 재현기간 100년에 지속시간 6시간 설계강우를 작성하고, 이로부터 각 매개변수 변화에 따른 유출량 변화를 모의하였다. 그 결과, 수리전도도는 유역 전체의 유출고에 영향을 주는 것으로 나타났고 지표면 조도계수는 첨두 발생시간의 변화없이 첨두유량값 즉, 수문곡선의 형태에 민감하게 반응하는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 하도 구간의 조도계수는 비슷한 유출고에 대하여 첨두유량값과 도달시간에 매우 큰 영향을 주는 것으로 분석되었다.

• 대한공간정보학회지
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• 제17권2호
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• pp.71-79
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• 2009

본 연구에서는 격자강우량과 격자기반의 GIS수문 매개변수와 연계하여 홍수기 유출량의 시공간적 분포를 파악할 수 있도록 물리적인 운동파 이론에 근거한 분포형 강우-유출모형인 K-DRUM을 자체 개발하였다. 이 모형은 홍수 기동안의 지표흐름과 지표하 흐름의 시간적 변화와 공간적 분포를 모의할 수 있으며, 전처리과정으로서 ArcView 를 이용하여 모형에 필요한 ASCII형태의 입력 매개변수 자료들을 가공하였다. 또한 후처리과정으로서 모형의 수행결과인 유역내의 유출량 분포 등을 GIS상에서 나타낼 수 있도록 ASCII형태로 출력하도록 구성하였으며 TecPlot 을 이용하여 유출량을 에니메이션으로 표현하였다. 또한, 유출량에 가장 큰 영향을 미치는 초기토양함수 상태에 대한 자동보정기법을 추가 개발하였으며, 남강댐유역을 대상으로 기저유출해석을 수행하여 개발된 자동보정기법의 활용가능성을 검토하였다. K-DRUM모형의 초기토양함수조건을 설정하는데 있어서 자동보정기법을 적용함으로써 기존의 시행착오법으로 인해 소요되는 시간과 부정확한 설정으로 발생될 수 있는 문제점을 해결할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제43권2호
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• pp.167-185
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• 2010

설계홍수량산정과 관련하여 국내 실무에서 어려움을 겪는 가장 큰 문제 중 하나는 설계강우의 결정이다. 설계강우와 관련된 문제는 보다 세부적으로 살펴보면 강우의 시간분포와 강우의 공간분포 결정 문제로 집약될 수 있다. 본 연구에서는 강우의 시간분포와 공간분포에 관련된 문제를 해결할 수 있는 방법으로 티센가중치를 반영한 교호블록형 이동강우(TWBK moving storms)에 의한 설계홍수량 산정기법을 제안하고 그 적용성을 검토하였다. 100년 빈도 48시간 이동강우를 한강유역에 적용하여 그 결과를 기존 연구에서 홍수위 실측자료로부터 빈도해석에 의해 구한 홍수량과 비교하여 적용성을 입증하였다.